CN110658608B - 一种12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头，光学系统沿着物面到像面依次设置有前组A、光阑C、后组B，其中前组A沿着光线从左到右入射方向依次包含弯月透镜A1、弯月透镜A2；后组B沿着光线从左到右入射方向依次包含双凹透镜B1、双凸透镜B2、双凸塑料非球面镜B3、双凹塑料非球面镜B4；平行平板玻璃位于IMA像面之前。此光学系统具有更大的孔径，实现了日夜共焦，可在夜间低照度时仍然满足CCD成像的最小照度要求而快速成像，在‑30℃～70℃等极端环境下具有较好的成像质量，该镜头可搭配600万像素的CCD或CMOS芯片使用。

Description

一种12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头
技术领域
本发明涉及一种12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头。
背景技术
现有市面上有各种各样的焦距为12mm的定焦镜头应用于安防系统中，但是，由于使用玻璃设计的定焦镜头在像素及性能上很难满足市场需求。为了提高性能、提高像素，故现今使用更多玻璃镜片来达到更高清的像质，也因此大大增加了产品成本，导致产品推广难度提升。目前，在安防行业中，鲜有真正意义上的低成本、高像质、大孔径、昼夜两用的定焦镜头。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头。
本发明的技术方案是，一种12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头，光学系统沿着物面到像面依次设置有前组A、光阑C、后组B，其中前组A沿着光线从左到右入射方向依次包含弯月透镜A1、弯月透镜A2；后组B沿着光线从左到右入射方向依次包含双凹透镜B1、双凸透镜B2、双凸塑料非球面镜B3、双凹塑料非球面镜B4；平行平板玻璃位于IMA像面之前。
进一步的，弯月透镜A1和弯月透镜A2之间的空气间隔为0.1mm；双凹透镜B1与双凸透镜B2之间的空气间隔为0.79mm；双凸透镜B2与双凸塑料非球面镜B3之间的空气间隔为0.1mm；双凸塑料非球面镜B3与双凹塑料非球面镜B4之间的空气间隔为0.26mm。
进一步的，设定焦距为f，从像面至物面的光学镜片焦距依次为f1-f6；有如下的关系：11.5mm<
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
<12mm；-18mm<
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
<-17.5mm；-7mm<
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
<-6mm；6mm<
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
<7mm；7mm<
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
<8mm；-8.5mm<
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
<-8mm。
进一步的，前组A与后组B之间的空气间隔为3.32mm；其中，前组A最后一片镜片的后表面为光阑C，此光学结构平行平板玻璃位于双凹塑料非球面镜B4及IMA像面之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：此光学系统具有高分辨率，更大的孔径，实现了日夜共焦，并且有更大的光圈，可在夜间低照度时仍然满足CCD成像的最小照度要求而快速成像，在-30℃～70℃等极端环境下具有较好的成像质量，该镜头可搭配 600万像素的CCD 或CMOS 芯片使用。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为该发明实施例的光学系统示意图；
图2为可见光下MTF的函数值；
图3为850nm红外光下MTF的函数值；
图4为可见光下的MTF离焦曲线；
图5为850nm红外光下的MTF离焦曲；
图6为-30℃低温下MTF的函数值；
图7为70℃高温下MTF的函数值；
图中：A前组A、C光阑C、B后组B、A1弯月透镜A1、A2弯月透镜A2、B1双凹透镜B1、B2双凸透镜B2、B3双凸塑料非球面镜B3、B4双凹塑料非球面镜B4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～7所示，一种12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头，光学系统沿着物面到像面依次设置有前组A、光阑C、后组B，其中前组A沿着光线从左到右入射方向依次包含弯月透镜A1、弯月透镜A2；后组B沿着光线从左到右入射方向依次包含双凹透镜B1、双凸透镜B2、双凸塑料非球面镜B3、双凹塑料非球面镜B4；平行平板玻璃位于IMA像面之前。
在本实施例中，弯月透镜A1和弯月透镜A2之间的空气间隔为0.1mm；双凹透镜B1与双凸透镜B2之间的空气间隔为0.79mm；双凸透镜B2与双凸塑料非球面镜B3之间的空气间隔为0.1mm；双凸塑料非球面镜B3与双凹塑料非球面镜B4之间的空气间隔为0.26mm。
在本实施例中，设定焦距为f，从像面至物面的光学镜片焦距依次为f1-f6；有如下的关系：11.5mm<
Figure 188580DEST_PATH_IMAGE002
<12mm；-18mm<
Figure 558250DEST_PATH_IMAGE004
<-17.5mm；-7mm<
Figure 869146DEST_PATH_IMAGE006
<-6mm；6mm<
Figure 202038DEST_PATH_IMAGE008
<7mm；7mm<
Figure 406623DEST_PATH_IMAGE010
<8mm；-8.5mm<
Figure 432348DEST_PATH_IMAGE012
<-8mm。
在本实施例中，前组A与后组B之间的空气间隔为3.32mm；其中，前组A最后一片镜片的后表面为光阑C，此光学结构平行平板玻璃位于双凹塑料非球面镜B4及IMA像面之间。
在本实施例中，本发明采用六片式结构，合理分配了光焦度，前组使用两片式收敛了光线的入射角，后组采用四片式并且引入两片塑料非球面进行像差平衡。通过对玻璃材料以及对塑料非球面空气间隔的控制，使镜头在昼夜成像时离焦小于4um，实现了昼夜共焦；通过控制材料的温度膨胀系数，使镜头能在极端温度下正常工作。
在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
（1）焦距：EFFL=12mm ；
（2）F 数=1.6 ；
（3）视场角：2w≥32°(像方像视场2η′≥Ф6.6mm) ；
（4）TV畸变：＜-2%；
（5）工作光谱范围：430nm～850nm ；
（6）光学总长 TTL≤22.5mm，光学后截距≥5.0mm ；
（7）该镜头适用于 600 万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机 ；
（8）工作温度：-30℃～70℃。
在本实施例中，本光学镜头系统的实例数据如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
通过前负光焦度组和后正光焦度组像差互补，后组两片分离式非球面镜片矫正球差及色差，B3 、B4非球面空气隙补偿高级像差，并合理计算各片非球面光焦度使高温和低温环境下焦点无偏移，并达到日夜齐焦的效果。以超低的成本实现高清摄像水平，并实现高光圈、大孔径定焦镜头。不但在白天能达到高品质像素的同时，在光线不足或夜晚的情况下，也具有高清像质，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
前组负光焦度矫正后组正光焦度像差，后组两片非球面矫正所有高级像差。整个镜头保证镜头折射率和光焦度近似比例分配，保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。通过合理分配各镜片焦距，使成像系统球差和场曲同时小，保证轴心和离轴视场像质。通过以上镜片组成的光学系统，光路总长较短，则镜头的体积小；后焦大，可以多种接口的摄像机配合使用。其中双凸塑料非球面镜B3、双凹塑料非球面镜B4为两片塑料非球面，像质好，成本低；前组镜片负光焦度，后组镜片正光焦度，保证在高低温环境仍可正常使用。
图2-图7可以看出，该镜头既有较高的分辨率，满足600万像素CCD或CMOS摄像机适配，且满足昼夜共焦，在夜间也能很好成像。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1. 一种镜头焦距为12mm大孔径、昼夜两用定焦镜头，其特征在于：光学系统沿着物面到像面依次设置有前组A、光阑C、后组B，其中前组A沿着光线从左到右入射方向依次包含弯月透镜A1、弯月透镜A2；后组B沿着光线从左到右入射方向依次包含双凹透镜B1、双凸透镜B2、双凸塑料非球面镜B3、双凹塑料非球面镜B4；平行平板玻璃位于IMA像面之前；弯月透镜A1和弯月透镜A2之间的空气间隔为0.1mm；双凹透镜B1与双凸透镜B2之间的空气间隔为0.79mm；双凸透镜B2与双凸塑料非球面镜B3之间的空气间隔为0.1mm；双凸塑料非球面镜B3与双凹塑料非球面镜B4之间的空气间隔为0.26mm；设定焦距为f，从像面至物面的光学镜片焦距依次为f1-f6；有如下的关系：11.5mm<
Figure DEST_PATH_IMAGE002
<12mm；-18mm<
Figure DEST_PATH_IMAGE004
<-17.5mm；-7mm<
Figure DEST_PATH_IMAGE006
<-6mm；6mm<
Figure DEST_PATH_IMAGE008
<7mm；7mm<
Figure DEST_PATH_IMAGE010
<8mm；-8.5mm<
Figure DEST_PATH_IMAGE012
<-8mm；前组A与后组B之间的空气间隔为3.32mm；其中，前组A最后一片镜片的后表面为光阑C，此光学结构平行平板玻璃位于双凹塑料非球面镜B4及IMA像面之间；其中，弯月透镜A1为正透镜，弯月透镜A2为负透镜。
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